[发明专利]一种可实现锚杆受力状态可视化的装置

说明书

发明提供一种可实现锚杆受力状态可视化的装置。该装置包括套设在锚杆两端的端部固定套筒，以及仪表盘、弹簧、仪表盘支架和高刚度缆索Ⅰ。所述仪表盘包括金属片、指针和齿轮。所述金属片的表面具有五分区，依次标记为a、b、c、d和e。旋转轴依次穿过金属片、齿轮和指针。所述齿轮上啮合有一段链条。所述仪表盘与仪表盘支架连接在一起。该装置安装工序简单，不占用过多人力和时间，结构设计简单，价格低廉，可以对工程应用中的所有锚杆进行有效监测。

技术领域

本发明涉及大型边坡和基坑动态专项中锚杆工作状态监测的技术范畴，具体涉及一种可实现锚杆受力状态可视化的设计方法。

背景技术

监测目的是了解锚杆实际受力状态，判断设计预应力、初锚力以及拉拔力的合理性，具体反映锚杆工作载荷监测。锚杆与锚索作为加固边坡和基坑的重要用具，其受力状态对于衡量其工作稳定状况具有重要意义。锚杆测力计是测定锚杆受力变化的仪器，它对工程中常见的各类锚杆均可使用。通过对锚杆工况的监测，以便对锚杆支护质量进行监控，因而也对边坡、隧道、基坑(应力显现)进行监控，是研究边坡基坑之稳定性不可缺少的监测仪器。

目前，应用较为普遍的锚杆测力计由手压泵、千斤顶、传感器以及数显仪表共同组成，该方法虽然可以准确的测量锚杆所受拉力，但其有三个明显不足：一时安装工序复杂，该锚杆测力计的安装需要专人负责并按照严格的程序进行操作，耗时较多的人力与时间；二是造价高昂，每一个锚杆测力计是一根普通锚杆的十倍左右，而配套的安装仪器更是锚杆的数十倍，如此高昂的价格决定其工程应用中不可能全部锚杆都配套安装，这就限制了对工程应用中所有锚杆的有效监测。三是一般锚杆测力计采用需要专门的技术人员定时去观测并记录数据，工人在施工现场施工无法直观方便地了解锚杆的受力状态，对他们的人身安全具有一定的威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现锚杆受力状态可视化的装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种可实现锚杆受力状态可视化的装置，包括套设在锚杆两端的端部固定套筒，以及仪表盘、弹簧、仪表盘支架和高刚度缆索Ⅰ。

所述仪表盘包括金属片、指针和齿轮。所述金属片的表面具有五分区，依次标记为a、b、c、d和e。所述金属片与仪表盘支架连接在一起。旋转轴依次穿过仪表盘支架、齿轮和指针。所述齿轮上啮合有一段链条。

所述链条的两端分别挂连有高刚度缆索Ⅰ和高刚度缆索Ⅱ。所述高刚度缆索Ⅰ上设置有吊环螺栓。

所述弹簧的一端挂连在高刚度缆索Ⅱ上，另一端固定在仪表盘支架上。

所述固定套筒上设置有固定突头。

工作时，锚杆伸入到钻孔中，锚杆外露端依次设置垫板和螺母，拧紧螺母并施加到设定的预应力。所述仪表盘通过仪表盘支架与垫板连接。所述高刚度缆索Ⅰ依次穿过仪表盘支架和垫板上预设的孔洞后，沿锚杆的自由段布设。所述高刚度缆索Ⅰ的吊环螺栓套设在固定突头上后，与固定突头焊接。

当锚杆的受力状态发生改变时，锚杆的长度伸长或缩短。锚杆上的固定套筒带动高刚度缆索Ⅰ同步位移，变形量经由弹簧、链条和齿轮传递给指针。指针转动到代表锚杆受力状态的金属片的对应分区。

进一步，所述金属片为半圆形。

进一步，所述金属片的c分区涂制为绿色，a和e分区涂制为红色，b和d分区涂制为黄色。

进一步，所述仪表盘支架包括连接部Ⅰ、支撑部和连接部Ⅱ。所述连接部Ⅰ和连接部Ⅱ分别连接在支撑部的两侧。所述金属片与连接部Ⅰ连接在一起。旋转轴依次穿过连接部Ⅰ、齿轮和指针。所述弹簧的一端挂连在高刚度缆索Ⅱ上，另一端固定在支撑部上。工作时，所述连接部Ⅱ与垫板连接在一起。

本发明还公开一种关于权利要求1所述锚杆受力状态可视化装置的安装方法，包括以下步骤：